化工儀器網(wǎng)手機(jī)版
移動(dòng)端訪問(wèn)更便捷
今日焦點(diǎn) Today's Focus
查看更多+-
關(guān)注水質(zhì)安全，“高品質(zhì)供水水質(zhì)分析與檢測(cè)技術(shù)線上研討會(huì)”開課在即
2025年5月7日14:00，化工儀器網(wǎng)特舉辦“高品質(zhì)[詳細(xì)]
蘇州大學(xué)實(shí)現(xiàn)微型核電池轉(zhuǎn)換效率近8000倍提升
2024年10月14日 15:04:32
來(lái)源：化工儀器網(wǎng) 點(diǎn)擊量：5996
研究人員提出了一種基于“內(nèi)置能量轉(zhuǎn)換器”的錒系微型核電池結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)理念，通過(guò)將錒系元素與發(fā)光鑭系元素的分子層級(jí)耦合，實(shí)現(xiàn)了放射性核素衰變能到光能轉(zhuǎn)換效率近8000倍的提升
【化工儀器網(wǎng) 項(xiàng)目成果】微型核電池是一種利用放射性同位素衰變能轉(zhuǎn)換為電能的裝置，特別適用于傳統(tǒng)電池難以勝任或面臨挑戰(zhàn)的應(yīng)用場(chǎng)景，如遙感設(shè)備、醫(yī)療植入物和太空探索等領(lǐng)域。放射性同位素衰變不受外界環(huán)境如溫度、壓力和磁場(chǎng)的影響，因此微型核電池能夠提供持久且可靠的能源。然而，傳統(tǒng)微型核電池構(gòu)型中存在嚴(yán)重的自吸收效應(yīng)，阻礙了高效的能量轉(zhuǎn)換，尤其是針對(duì)具有超長(zhǎng)半衰期和高達(dá)兆電子伏特α衰變能的錒系核素。
蘇州大學(xué)放射醫(yī)學(xué)與輻射防護(hù)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室教授王殳凹、王亞星團(tuán)隊(duì)聯(lián)合蘇州大學(xué)納米科學(xué)技術(shù)學(xué)院、西安高新技術(shù)研究所、西北核技術(shù)研究所、湘潭大學(xué)等研究人員提出了一種基于“內(nèi)置能量轉(zhuǎn)換器”的錒系微型核電池結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)理念，通過(guò)將錒系元素與發(fā)光鑭系元素的分子層級(jí)耦合，實(shí)現(xiàn)了放射性核素衰變能到光能轉(zhuǎn)換效率近8000倍的提升，并組裝了目前已知效率最高的輻光伏核電池。
研究團(tuán)隊(duì)提出了一種基于“內(nèi)置能量轉(zhuǎn)換器”的錒系微型核電池架構(gòu)，即通過(guò)錒系元素與發(fā)光鑭系元素的分子層級(jí)耦合，構(gòu)建一個(gè)內(nèi)置的能量轉(zhuǎn)換器。這一創(chuàng)新設(shè)計(jì)通過(guò)將錒系核素243Am摻雜到發(fā)光鑭系(Tb3+)元素配位聚合物中，實(shí)現(xiàn)了放射性核素與能量轉(zhuǎn)換單元的緊密耦合，從而顯著提高了能量轉(zhuǎn)換效率。
實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示，在僅使用不到10 µCi的243Am情況下，內(nèi)置能量轉(zhuǎn)換器中觀測(cè)到了錒系核素內(nèi)輻照誘導(dǎo)的自發(fā)光現(xiàn)象。進(jìn)一步的研究表明，從衰變能到自發(fā)光的能量轉(zhuǎn)化效率比傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)提高了近8000倍。通過(guò)將這一內(nèi)置能量轉(zhuǎn)換器與光伏電池相結(jié)合，成功將自發(fā)光轉(zhuǎn)化為電力輸出，得到了一種新型微型輻光伏核電池。
這種新型核電池的總能量轉(zhuǎn)換效率達(dá)到了文獻(xiàn)報(bào)道最高的0.889%，單位活度功率為139μW?Ci-1，遠(yuǎn)遠(yuǎn)優(yōu)于之前的設(shè)計(jì)。這一成果不僅展示了高效能量轉(zhuǎn)換的可能性，也為錒系核素在非核燃料循環(huán)領(lǐng)域的資源化利用提供了新的研究方向。此外，這一成果還為核廢料的資源化利用開辟了新途徑。核廢料中的錒系核素是長(zhǎng)期放射性的主要源頭，通過(guò)將其轉(zhuǎn)化為微型核電池中的能源，不僅減少了放射性廢物的處理壓力，還實(shí)現(xiàn)了廢物的有效利用。
相關(guān)研究成果Micronuclear battery based on a coalescent energy transducer于近日發(fā)表在國(guó)際期刊《自然》(nature)。
參考資料來(lái)源：中國(guó)科學(xué)報(bào)
相關(guān)閱讀 Related Reading
查看更多+-
優(yōu)化廢鉛蓄電池跨省轉(zhuǎn)移管理試點(diǎn)單位清單（第二批）公布
生態(tài)環(huán)境部根據(jù)省級(jí)生態(tài)環(huán)境部門報(bào)送的試點(diǎn)單位情況，經(jīng)審核，生態(tài)環(huán)境部建立了優(yōu)化廢鉛蓄電池跨省轉(zhuǎn)移管理試點(diǎn)單位清單（第二批），現(xiàn)予印...2025-04-21 14:47:40 -
穩(wěn)定循環(huán)兩千次 水性電池能否推動(dòng)電動(dòng)汽車等領(lǐng)域發(fā)展
水性電池是以水溶液為電解質(zhì)的電池技術(shù)，與傳統(tǒng)的有機(jī)電解質(zhì)電池相比，在安全性、成本及環(huán)境友好性上有突出表現(xiàn)，因此成為了近年來(lái)研究的熱...2025-04-17 17:23:28 -
鈉離子電池商用車解決方案發(fā)布 鈉離子電池能否打開能源新市場(chǎng)
原材料資源儲(chǔ)量豐富、成本低廉、供應(yīng)穩(wěn)定且環(huán)保的優(yōu)勢(shì)，以及技術(shù)不斷成熟幫助下，鈉電池的商業(yè)化發(fā)展較為順利，也順勢(shì)成為了未來(lái)重要的儲(chǔ)能...2025-04-15 17:12:30 -
綠色環(huán)保還能自由塑性 新型流體電池有望助推柔性電子發(fā)展
瑞典林雪平大學(xué)研究人員利用一種創(chuàng)新的流體形態(tài)電極，研發(fā)出能被塑造成任何形狀的電池，這種電池柔軟且可延展，并且采用的是液態(tài)電極，因此...2025-04-15 13:04:01 -
中國(guó)科學(xué)院青島生物能源與過(guò)程研究所科研人員等在高溫鎂金屬電池聚合物電解質(zhì)研究方面取得進(jìn)展。2025-04-14 14:12:57
-
26.78%效率 2500小時(shí)穩(wěn)定！鈣鈦礦太陽(yáng)能電池新突破
4月8日，福建農(nóng)林大學(xué)材料工程學(xué)院綠色光電器件與儲(chǔ)能電池團(tuán)隊(duì)青年教師林智超與西安交通大學(xué)、河南大學(xué)、澳門大學(xué)等單位合作，在《自然》...2025-04-11 11:04:46
版權(quán)與免責(zé)聲明
- ①凡本網(wǎng)注明“來(lái)源：化工儀器網(wǎng)”的所有作品，均為浙江興旺寶明通網(wǎng)絡(luò)有限公司-化工儀器網(wǎng)合法擁有版權(quán)或有權(quán)使用的作品，未經(jīng)本網(wǎng)授權(quán)不得轉(zhuǎn)載、摘編或利用其他方式使用上述作品。已經(jīng)本網(wǎng)授權(quán)使用作品的，應(yīng)在授權(quán)范圍內(nèi)使用，并注明“來(lái)源：化工儀器網(wǎng)”。違反上述聲明者，本網(wǎng)將追究其相關(guān)法律責(zé)任。
- ②本網(wǎng)轉(zhuǎn)載并注明自其他來(lái)源（非化工儀器網(wǎng)）的作品，目的在于傳遞更多信息，并不代表本網(wǎng)贊同其觀點(diǎn)和對(duì)其真實(shí)性負(fù)責(zé)，不承擔(dān)此類作品侵權(quán)行為的直接責(zé)任及連帶責(zé)任。其他媒體、網(wǎng)站或個(gè)人從本網(wǎng)轉(zhuǎn)載時(shí)，必須保留本網(wǎng)注明的作品第一來(lái)源，并自負(fù)版權(quán)等法律責(zé)任。
- ③如涉及作品內(nèi)容、版權(quán)等問(wèn)題，請(qǐng)?jiān)谧髌钒l(fā)表之日起一周內(nèi)與本網(wǎng)聯(lián)系，否則視為放棄相關(guān)權(quán)利。
